EP1165854B1 - Method and device for coating a product - Google Patents
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- EP1165854B1 EP1165854B1 EP00916843A EP00916843A EP1165854B1 EP 1165854 B1 EP1165854 B1 EP 1165854B1 EP 00916843 A EP00916843 A EP 00916843A EP 00916843 A EP00916843 A EP 00916843A EP 1165854 B1 EP1165854 B1 EP 1165854B1
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- chamber
- gas turbine
- turbine blade
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/18—After-treatment
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/137—Spraying in vacuum or in an inert atmosphere
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Definitions
- the invention relates to a method for coating a Product with a metallic layer, in particular with a metallic oxidation protection layer, in a vacuum system.
- the product is placed in the vacuum system introduced and from room temperature to a product temperature heated, the metallic layer on the product applied and the coated product one Subsequent heat treatment.
- the invention relates furthermore a device for coating a product with a metallic layer in a vacuum system, the vacuum system having a coating chamber and a Heat treatment chamber includes.
- EB-PVD Electron Beam - Physical Vapor Deposition
- Such a coating system can, for example, from one behind the other switched and with a transfer system for transportation the chambers connected to the turbine blades his.
- the first chamber serves as a loading chamber for Turbine blades. From the loading chamber, the Turbine blades in a second, to the loading chamber connected vacuum chamber transported and preheated there.
- a thermal insulation layer system is known from US Pat. No. 5,238,752 which is applied to a turbine blade is.
- the turbine blade consists of its base material made of a nickel-based superalloy on which a metallic Protective or connection layer of the type MCrAlY or PtAl is applied.
- M stands for nickel and / or Cobalt
- Cr chrome
- Al aluminum
- Y yttrium
- Pt platinum
- the coating of the Turbine blade here takes place by means of a physical one Evaporation process in which the ceramic material (Zirconium oxide) evaporated by bombardment with electron beams becomes.
- This coating process takes place in a vacuum chamber, the turbine blade being above a substrate heater by means of heat radiation to a temperature of about 1200 K. up to 1400 K, preferably about 1300 K, is heated.
- the invention has for its object a method for Coating a product with a metallic Specify layer.
- the durability of the metallic layer, especially against corrosive and oxidizing attacks, can be significantly improved.
- a Another object of the invention is a device for Coating a product with a metallic Specify layer.
- the device is intended to manufacture a high quality metallic layer on the Product may be possible.
- the first object is achieved by a method according to claim 1 for coating a product with a metallic layer, in particular with a metallic Oxidation protection layer, in a vacuum system, in which the Product introduced into the vacuum system and from room temperature heated to a product temperature, the metallic one Layer applied to the product, the coated product is subjected to a heat treatment, the Post-heat treatment follows the application of the layer in such a way that the temperature of the product after application the layer and before the heat treatment at least is as large as a minimum temperature, being the minimum temperature is greater than room temperature.
- the invention is based on the consideration that the Quality of a product based primarily on the base material applied metallic layer a special meaning due.
- Material properties as well as characteristic Layer properties, such as the homogeneity of the Layer, its connection to the substrate and the structure of the Boundary layer between layer and substrate are important quality features. These also have an impact on the connection and nature of other layers that may be in further coating processes applied to the primary layer become.
- a metallic layer on a product for example a metallic oxidation protection layer
- the connection of the layer to the base material of the product determinative This is from the treatment of the product dependent in all phases of the manufacturing process.
- thermal Be aware of influences that may affect training and interfere with the connection of the layer. Dry Influences can be found by choosing suitable materials for all built-in parts of the equipment that are opposite the Layer materials should be as chemically inert as possible, be largely reduced.
- the high temperature components of gas turbines represent, such as gas turbine blades or heat shield elements of combustion chambers, this minimum temperature is preferably about 500 K, in particular about 900 K to 1400 K.
- the process is characterized in that the product with its surroundings always close to a thermodynamic State of equilibrium. Temporal as well as spatial Temperature gradients, in particular temperature shocks avoided.
- the metallic layer is preferably applied on the product in a coating area and heat treatment in a heat treatment area. in this connection are the coating area and the heat treatment area different areas of the vacuum system. It is advantageous, the application of the metallic layer on the Product and post-heat treatment in the same vacuum system to carry out, but to separate them spatially, these process steps at slightly different temperatures be carried out and generally different process times exhibit. For example, applying one metallic layer on a gas turbine blade, in particular a metallic oxidation and corrosion protection layer, at a coating temperature of approximately 1100 K. up to 1200 K, while the heat treatment of the Gas turbine blade at a post heat treatment temperature from about 1200 K to 1500 K. The separation of coating area and heat treatment area affects favorable to the quality and reproducibility of the metallic Layers out. It is avoided that different Process steps with different process parameters in the same Area of a plant. this could practically only with a periodic change of the operating parameters the vacuum system, what the quality and Reproducibility of the layers impaired.
- the coated product is automatically preferred by the coating area transferred to the heat treatment area. This procedure is with regard to an industrial one Production of the metallic layer is very advantageous.
- an automatic, preferably electronically controlled transfer of the products other known designs, for example with elaborate, manually operated manipulators and with sealed vacuum feedthroughs, far superior.
- the heat-treated product is preferably checked cooled to room temperature. Is further preferred cooling is controlled or regulated to room temperature carried out. This is done in advance of a possible withdrawal of the product from the vacuum system. By control and control of the cooling process is avoided after Completion of post heat treatment the product in uncontrolled Way is cooled to room temperature, which turns out to be because of the then occurring thermal stresses between the metallic layer and the substrate adversely on the Layer properties could affect.
- first number of products in the coating area there is preferably a first number of products in the coating area and simultaneously a second number of Products in the heat treatment area, the second Number is greater than the first number.
- This procedure is very beneficial in terms of an industrial Series production of metallic layers on products.
- the metallic layer in the coating area is applied to products upset while at the same time in Post-treatment area Products of post-treatment be subjected. This makes production rational given by metallic layers on products.
- a continuous and simultaneous flow of products through the procedural steps is possible. In particular is the flow of products in this continuous process per unit of time compared to non-simultaneous process steps clearly increased.
- a high-temperature component of a is preferred as the product Gas turbine, in particular a gas turbine blade or a Heat shield element of a combustion chamber used. More preferred is used as the base material for the high-temperature component a nickel, or iron or cobalt based superalloy used.
- a gas turbine blade is a high temperature component which is arranged in the hot gas duct of a gas turbine is.
- turbine guide vanes and turbine rotor blades the large thermal loads, in particular for gas turbines with high turbine inlet temperatures from e.g. over 1500 K, as well as corrosive and oxidizing Hot gas conditions are exposed. Therefore, for an appropriate alloy can be selected for the base material.
- An example of a high temperature resistant alloy this type with high creep resistance is based on nickel Inconel 713 C, which in its essential components consists of 73% Nickel, 13% chromium, 4.2% molybdenum and 2% niobium is.
- An MCrAlX alloy is preferably used as the metallic layer used, where M is for one or more elements of the Group comprising iron, cobalt and nickel, Cr for chromium, Al for aluminum and X for one or more elements of the Group comprising yttrium, rhenium and the elements of Rare earth.
- This metallic layer is in the Coating area in a known manner by thermal Spraying using VPS (Vacuum Plasma Spraying) or LPPS (Low Pressure Plasma Spraying) on the product, in particular the high temperature component of a gas turbine.
- VPS Vauum Plasma Spraying
- LPPS Low Pressure Plasma Spraying
- the object directed to a device is invented solved by a device according to claim 9 for coating a Product with a metallic layer in a vacuum system, comprising a coating chamber and a heat treatment chamber, the heat post-treatment chamber is connected to the coating chamber in a vacuum-tight manner.
- the heating device is realized in known configurations, for example by a radiant heating element for indirect radiant heating or by an electron beam gun for heating of the product by direct electron bombardment.
- For post heat treatment is the process management with regard to temperature of the product so that the product temperature to an intended value, the heat treatment temperature, established.
- the heating power of the heating device for example regulation of the radiation power of a radiant heating element using the heating current the post-heat treatment temperature is set.
- a preheating chamber is preferably provided, that of the coating chamber is upstream and with this vacuum tight connected is.
- the preheating chamber is designed as a vacuum chamber and is part of the entire vacuum system for Coating a product with a metallic Layer.
- There is a heating device in the preheating chamber provided in a known manner, for example by a Radiant heating element for indirect radiant heating or through an electron beam gun to heat the product by direct electron bombardment.
- the preheating chamber is used for receiving and preheating of the product from room temperature to a product temperature and on the other hand pretreatment and preparation of the product for subsequent process steps, in particular for the application of the metallic layer on the Product in the coating chamber.
- the preheating chamber can also contain possible contaminants that may occur in the surface of the product are registered from which Degas the product. Impurities can cause the application the layer on the product and thus the quality of the Adversely affect the layer. Therefore, the preheating chamber meets in addition to pre-process heating, an important one Cleaning function for the product to be coated, so that a product with the degassing process accordingly cleanly prepared surface and well-defined product temperature is made.
- a cooling chamber is preferably provided, that of the heat treatment chamber subordinate and with this vacuum tight connected is.
- a product is heated.
- To continue the product to treat or lead to its purpose one becomes bring it to room temperature in a suitable manner.
- Post-heat treatment chamber is used.
- the product is cooled in a controlled manner.
- the controlled cooling process takes place in the vacuum system in a separate cooling chamber.
- the cooling chamber is there designed as a vacuum chamber and part of the whole Vacuum system.
- For controlled cooling of the product is a heating device in the cooling chamber intended. It ensures that the product during the Cooling process has a predetermined temperature.
- the heating device is for example in the form of a known radiant heating element for indirect radiant heating of the Product exported. Additional known treatment facilities to cool the product, such as in the form of a Gas supply systems for inert cooling gases (e.g. argon) are in the cooling chamber predictable.
- inert cooling gases e.g. argon
- the cooling chamber advantageously serves at the same time as a removal chamber for the products.
- the vacuum-tight connection between the coating chamber is preferred and the heat treatment chamber above made a lock chamber.
- Both the process times for applying the metallic layer to the product and for its heat treatment, as well as the respective process parameters, especially the coating temperature and the post-heat treatment temperature are different.
- a metallic layer is applied on a gas turbine blade, especially a metallic one Oxidation and corrosion protection layer, at a coating temperature from about 1100 K to 1200 K.
- post-heat treatment of the coated gas turbine blade at a significantly higher heat treatment temperature of 1200 K to 1500 K. It is therefore advisable to use these processes through appropriate facilities, here through a separate one Lock chamber realized, also spatially so far from each other to separate that mutual interaction is largely ruled out are.
- the lock chamber serves primarily the transfer of the products from the coating chamber to the heat treatment chamber. It is an integral part the vacuum system. Preference is given to the lock chamber a heating device is provided which has a predetermined Ensures product temperature during the transfer.
- the product temperature in the Lock chamber during the transfer of the products from the coating chamber into the heat treatment chamber respective process temperatures are continuously adjusted.
- the vacuum system for industrial series production serves in a simultaneous continuous process the lock chamber as an important buffer system, in order to adapt the number of pieces to each other if necessary and thus a continuous flow of products to ensure.
- a transfer system for automatic transfer is preferred the product from a vacuum chamber (preheating chamber, Coating chamber, lock chamber, heat treatment chamber, Cooling chamber) into another vacuum chamber the vacuum system.
- an automatic one is preferred electronically controlled transfer of products, other known designs, for example with complex, manually operated manipulators and with sealed vacuum feedthroughs.
- the vacuum chambers of Vacuum system preheating chamber, coating chamber, lock chamber, Heat treatment chamber, cooling chamber
- the transfer system assigns facilities for the takeover of products to Transport of goods and handover of goods arranged in the individual vacuum chambers are.
- the coating chamber preferably has a first holding capacity and the heat treatment chamber a second Absorption capacity for products, with the second absorption capacity is larger than the first capacity.
- the (average) number of products results in a vacuum chamber from the number of products supplied per unit of time multiplied by the (average) dwell time of the products in the vacuum chamber. In the ideal continuous Pass is the number of products fed the same for all vacuum chambers per unit of time. The (average) number of products in a vacuum chamber then determined by the residence time in this vacuum chamber. The Relative absorption capacity for products to be planned for the coating chamber and for the heat treatment chamber are then approximated by the respective process times given in these vacuum chambers.
- the heat treatment chamber to dimension and design so that their absorption capacity for gas turbine blades at least is about four times the absorption capacity of the coating chamber.
- the vacuum system is designed so that they advantageously adjust the capacity the respective process times and therefore a continuous one and enables simultaneous throughput of products, which in turn is very cheap for industrial series production is.
- FIG. 1 is a schematic representation in one Longitudinal section of a vacuum system 1 for coating products 12, here for example of gas turbine blades 12, represented with a metallic layer 13.
- the vacuum system 1 has different vacuum chambers 2, 3, 4, 5, 6, one on top of the other following a preheating chamber 2, a coating chamber 3, a lock chamber 4, a heat treatment chamber 5 and a cooling chamber 6.
- the coating chamber 3 vacuum-tight with the Heat treatment chamber 5 connected.
- the preheating chamber 2 is arranged upstream of the coating chamber 3 and is vacuum-tight with it connected.
- the cooling chamber 6 is the heat treatment chamber 5 downstream and with this vacuum tight connected.
- the lock chamber 4 the Heat treatment chamber 5 and the cooling chamber 6 is respectively at least one heating device 7, 7A provided.
- the heating devices are 7, 7A in the individual vacuum chambers 2, 4, 5, 6 as radiant heating elements for controlled heating of the arranged in the vacuum chambers gas turbine blades 12 a predetermined product temperature executed.
- a transfer system 8, 11 is provided, which in each case as the handover / takeover facility 11 and transport device 8 in the individual vacuum chambers 2, 3, 4, 5, 6 is executed.
- the heat treatment chamber 5 and the Cooling chamber 6 are at least two gas turbine blades 12 arranged on the respective transport devices 8.
- the coating chamber 3 has a coating area 9, in which a coating device 14 and a rotatable about a longitudinal axis 17 holder 16 for gas turbine blades 12 are arranged.
- the coating facility 14 is here as VPS (Vacuum Plasma Spraying) -or LPPS (Low Pressure Plasma Spraying) device (plasma torch) for thermal spraying of coating material 15 - for example MCrAlX - on a gas turbine blade 12, executed.
- the coating device 14 also serves the heating of the gas turbine blade 12 to a predetermined Temperature of product. This is during a coating process by the hot process gases of the coating device 14 (Plasma torch) and through the gas turbine blade 12 striking coating material 15 guaranteed.
- a Gas turbine blade 12 is in the coating area 9 on the holder 17.
- the coating device 14 is above the gas turbine blade 12 in the coating area 9 arranged.
- a heat treatment area 10 is formed, in which a Number of coated gas turbine blades 12 with one metallic layer 13, in particular an MCrAlX layer, are on the transport device 8.
- the number the gas turbine blades 12 in the heat treatment area 10 greater than the number of gas turbine blades 12 in the coating area 9.
- There are 10 in the after-treatment area two heating devices 7A are provided.
- a heating device 7A is above and the other heater 7A arranged below the gas turbine blades 12, so that this heats up the heat radiation Gas turbine blades 12 to a predetermined product temperature, which is the post-heat treatment temperature is.
- the vacuum chambers 2, 3, 4, 5, 6 of the vacuum system 1 are with a vacuum pump system, not shown in Figure 1 connected, which preferably consists of a diffusion pump, Valves and vacuum measuring devices as well as one Forevacuum pump exists, so that in the individual vacuum chambers 2, 3, 4, 5, 6 each required vacuum can be set is.
- a vacuum pump system not shown in Figure 1 connected, which preferably consists of a diffusion pump, Valves and vacuum measuring devices as well as one Forevacuum pump exists, so that in the individual vacuum chambers 2, 3, 4, 5, 6 each required vacuum can be set is.
- a gas turbine blade 12 is first inserted into the Preheating chamber 2 introduced and on the transport device 8 of the transfer system 8, 11 arranged.
- the preheating chamber 2 serves to hold and preheat the gas turbine blade 12.
- the heating device provided in the preheating chamber 2 7
- the gas turbine blade 12 of Room temperature to a product temperature, which is the coating temperature is heated.
- the gas turbine blade 12 is pretreated and for subsequent ones Process steps, in particular for the application of the metallic layer 13 on the gas turbine blade 12 in the Coating chamber 3, prepared.
- the Pre-heating chamber 2 in addition to the pre-process heating at the same time an important cleaning function for those to be coated Gas turbine blade 12. It is here after the heating and Degassing process with a gas turbine blade 12 accordingly cleanly prepared surface and well-defined product temperature, which is the coating temperature. Then the gas turbine blade 12 is also the transfer system 8, 11 from the preheating chamber 2 in the Coating area 9 of the coating chamber 3 automatically transferred and on a mobile, here on the one Longitudinal axis 17 rotatable bracket 16 is arranged.
- the coating material 15 is for example by thermal spraying using the methods VPS-Vacuum Plasma Spraying or LPPS-Low Pressure Plasma Spraying on the surface of around the longitudinal axis 17 moved, in this case rotating about the longitudinal axis 17, Gas turbine blade 12 applied.
- the process time for that Applying this layer 13 takes about 30 minutes. While this time period, the gas turbine blade 12 is through the process-related heat input into the gas turbine blade 12 kept at a coating temperature that at is about 1100 K to 1200 K.
- the heating takes place the gas turbine blade 12 by the hot process gases Coating device 14 (plasma torch) and through that the coating material impinging on the gas turbine blade 12 15.
- the gas turbine blade 12 becomes this from the coating area 9 in the heat treatment area 10 with the transfer system 8, 11 transferred automatically.
- This transfer takes place via the lock chamber 4.
- the gas turbine blade 12 by means of the arranged there Heating device 7, at a predetermined product temperature kept that is always greater than a minimum temperature is.
- the minimum temperature is higher as room temperature and is preferably 500 K, in particular between about 900 K to 1400 K.
- the Gas turbine blade 12 To the Gas turbine blade 12 to treat further or their determination it is supplied in a suitable manner at room temperature brought. To do this, it must be cooled. In conventional methods, this is also in the external Heat treatment chamber performed that is not connected to a Coating chamber is vacuum-coupled. In the In contrast, the controlled cooling process takes place in a vacuum system in the separate cooling chamber 6.
- the gas turbine blade 12 in the cooling chamber 6 is one Heating device 7 is provided. This ensures that the gas turbine blade 12 during the cooling process has a predetermined temperature. This cools down the Gas turbine blade 12 not too quickly through heat radiation or heat conduction to the environment, but rather stationary, by gradually and controlling the temperature through Control or regulation of the heating power of the heating device 7 until reduced to room temperature. After this the gas turbine blade 12 in the cooling chamber 6 in a controlled manner Cooled to room temperature, it will taken from the cooling chamber 6.
- gas turbine blades 12 a metallic layer 13 in the coating area 9 applied while simultaneously in the heat treatment area 10 gas turbine blades provided with a metallic layer 13 12 are subjected to a heat treatment, and while at the same time in the preheating chamber 2 gas turbine blades 12 are pretreated, and at the same time in the cooling chamber 6 cooled gas turbine blades 12 in a controlled manner be, and at the same time in the lock chamber 4 gas turbine blades 12 are transferred.
- a continuous one and simultaneous passage of gas turbine blades 12 through the different process steps are possible. In particular is the passage of gas turbine blades in this continuous process 12 per unit of time versus non-simultaneous and / or non-continuous processes significantly increased.
- the process involves more gas turbine blades 12 subjected to a heat treatment, as are coated at the same time in the coating area 9, since the post-heat treatment process is generally the represents a time-limiting process.
- the Vacuum system 1 taking into account the respective process times becomes a continuous and simultaneous run of Products 12 ensured, and rational production of metallic layers 13 on products 12 allows.
- the method is suitable in addition to the coating of gas turbine blades 12 also for coating other high temperature components of a gas turbine, for example for heat shield elements of a combustion chamber.
- FIG. 2 shows a diagram in which the temperature is plotted over time for a product 12, in particular for a gas turbine blade, in accordance with a conventional coating method.
- the time is plotted on the X-axis of the diagram and the temperature T on the Y-axis of the diagram, which the product 12 has at a specific time t during the process.
- the product temperature T as a function of time t is shown in the diagram as a curve T 1 (t).
- the product 12 is first heated linearly from room temperature T R to a product temperature T, which is the coating temperature T C.
- the temperature for the coating process duration ⁇ t C is kept at the coating temperature T C.
- the product 12 is cooled from the coating temperature T C to room temperature T R. Thereafter, the product 12 is usually removed from the coating chamber 3, stored in a suitable manner, and fed to a post-treatment chamber 5 for post-treatment at an indefinite point in time.
- the post-treatment of the product 12 consequently does not take place immediately after the application of the metallic layer 13.
- the time axis t is interrupted in FIG. 2 after cooling to room temperature T R and before the start of the heat treatment. So this is not a continuous process.
- the product 12 is finally subjected to a post-heat treatment.
- the product 12 is first heated from room temperature T R (linear) to a product temperature T, which is the post-treatment temperature T H.
- the post-treatment process time ⁇ t H during which the product is at the post-treatment temperature T H is correspondingly greater than the coating process time ⁇ t C.
- the post-heat treatment process time ⁇ t H is approximately four times as long as the coating process time ⁇ t C.
- the product 12 is cooled again from the post-heat treatment temperature T H to room temperature T R.
- the process control with regard to the temperature profile in a conventional method is characterized in that the product 12 is cooled to room temperature T R between the application of the metallic layer 13 and the heat aftertreatment.
- FIG. 3 shows a diagram with a temperature profile for a product 12, in particular for a gas turbine blade, according to the method according to the invention.
- the time t is plotted on the X axis of the diagram, while the product temperature T is plotted on the Y axis of the diagram, which the product T has at a specific time t.
- the product temperature T as a function of time t is illustrated in the diagram by the corresponding curve T 2 (t).
- the product 12 is first linearly heated from room temperature T R to a product temperature T, which is the coating temperature T C.
- the temperature for the coating process duration ⁇ t C is kept at the coating temperature T C.
- the coating temperature T C is approximately 1100 K to 1200 K.
- the product 12 is moved continuously from the coating area 9 into the heat treatment area 10 through the lock chamber 4 transfers what may - as illustrated - be associated with a change in the temperature of the product 12, generally a decrease in the temperature.
- the temperature profile in this process step is carried out in such a way that the possible temperature decrease of the product 12 from the coating temperature T H is limited to a minimum temperature T min which is greater than room temperature T R.
- the minimum temperature T min is preferably greater than 500 K, in particular between approximately 900 K to 1400 K.
- the product 12 is then heated for post-treatment to a product temperature T, which is the post-treatment temperature T H and which, for example, for gas turbine blades is approximately 1200 K to 1500 K.
- the post-heat treatment takes place at the post-heat treatment temperature T H at which the product 12 is held for a post-heat treatment process duration ⁇ t H.
- the post-treatment process time ⁇ t H is greater than the coating process time ⁇ t C.
- the product 12 is cooled from the post-heat treatment temperature T H to room temperature T R.
- the time-dependent temperature profile of the product 12 has a continuous curve T 2 (t), which in particular connects the plateau region with the coating temperature T C and the subsequent plateau region with the post-treatment temperature T H in a controlled manner and continuously.
- the connection is made in such a way that a minimum temperature T min of the product 12 is ensured at all times, the product 12 expressly not being cooled to room temperature T R and / or being exposed to the atmosphere.
- This new process control with regard to the temperature profile makes it possible to significantly improve the connection of the metallic layer 13 to the base material of the product 12 in the post-heat treatment.
- the product 12 and its surroundings are always close to a thermodynamic equilibrium state. Temporal and spatial temperature gradients, in particular harmful temperature shocks due to cooling to room temperature T R , are avoided, which has a very advantageous effect on the quality of the metallic layer.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Erzeugnisses mit einer metallischen Schicht, insbesondere mit einer metallischen Oxidationsschutzschicht, in einer Vakuumanlage. Bei dem Verfahren wird das Erzeugnis in die Vakuumanlage eingeführt und von Zimmertemperatur auf eine Erzeugnistemperatur geheizt, die metallische Schicht auf das Erzeugnis aufgebracht und das beschichtete Erzeugnis einer Wärmenachbehandlung unterzogen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Beschichtung eines Erzeugnisses mit einer metallischen Schicht in einer Vakuumanlage, wobei die Vakuumanlage eine Beschichtungskammer und eine Wärmenachbehandlungskammer umfaßt.The invention relates to a method for coating a Product with a metallic layer, in particular with a metallic oxidation protection layer, in a vacuum system. In the process, the product is placed in the vacuum system introduced and from room temperature to a product temperature heated, the metallic layer on the product applied and the coated product one Subsequent heat treatment. The invention relates furthermore a device for coating a product with a metallic layer in a vacuum system, the vacuum system having a coating chamber and a Heat treatment chamber includes.
Es sind Beschichtungsanlagen zur Beschichtung von Gasturbinenschaufeln bekannt, z.B. eine Inline EB-PVD Beschichtungsanlage von Interturbine Von Ardenne GmbH (EB-PVD: Electron Beam - Physical Vapour Deposition), bei denen mittels physikalischer Verdampfungsverfahren eine keramische Schicht auf die Gasturbinenschaufel aufgebracht wird. Eine solche Beschichtungsanlage kann beispielsweise aus unmittelbar hintereinander geschalteten und mit einem Transfersystem zur Beförderung der Turbinenschaufeln verbundenen Kammern aufgebaut sein. Die erste Kammer dient dabei als Beladungskammer für Turbinenschaufeln. Von der Beladungskammer aus werden die Turbinenschaufeln in eine zweite, an die Beladungskammer angeschlossene Vakuumkammer transportiert und dort vorgeheizt. Anschließend erfolgt ein Weitertransport in eine Prozeßkammer, in der ein keramisches Material, insbesondere mit Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid, mittels Elektronenstrahlverdampfen erhitzt, geschmolzen und verdampft wird. Das keramische Material kondensiert auf den Turbinenschaufeln und bildet somit die keramische Beschichtung. Die so beschichteten Turbinenschaufeln werden in eine Kühlkammer weitertransportiert und hierin gekühlt. Die Kühlung erfolgt unkontrolliert, insbesondere ungesteuert, da die Turbinenschaufeln in der Kühlkammer sich selbst überlassen werden und folglich ihre Wärme über Wärmestrahlung an die Umgebung abgeben, bis sie auf Zimmertemperatur abgekühlt sind.They are coating systems for coating gas turbine blades known, e.g. an inline EB-PVD coating system by Interturbine Von Ardenne GmbH (EB-PVD: Electron Beam - Physical Vapor Deposition), where physical Evaporation process a ceramic layer the gas turbine blade is applied. Such a coating system can, for example, from one behind the other switched and with a transfer system for transportation the chambers connected to the turbine blades his. The first chamber serves as a loading chamber for Turbine blades. From the loading chamber, the Turbine blades in a second, to the loading chamber connected vacuum chamber transported and preheated there. Then it is transported on to a Process chamber in which a ceramic material, in particular zirconium oxide stabilized with yttrium, by means of electron beam evaporation is heated, melted and evaporated. The ceramic material condenses on the turbine blades and thus forms the ceramic coating. The so coated Turbine blades are transported further into a cooling chamber and chilled therein. The cooling takes place uncontrolled, especially uncontrolled, since the turbine blades left to their own devices in the cooling chamber and consequently their heat to the environment through heat radiation Deliver until they have cooled to room temperature.
Aus der US-Patentschrift 5,238,752 geht ein Wärmedämmschichtsystem hervor, welches auf einer Turbinenschaufel aufgebracht ist. Die Turbinenschaufel besteht hierbei in ihrem Grundwerkstoff aus einer Nickelbasis-Superlegierung, auf die eine metallische Schutz- oder Anbindungsschicht der Art MCrAlY oder PtAl aufgebracht ist. Hierbei steht M für Nickel und/oder Kobalt, Cr für Chrom, Al für Aluminium, Y für Yttrium und Pt für Platin. Auf dieser metallischen Anbindungsschicht bildet sich eine dünne Schicht aus Aluminiumoxid, auf der die eigentliche keramische Wärmedämmschicht aus mit Yttrium stabilisiertem Zirkonoxid aufgebracht ist. Die Beschichtung der Turbinenschaufel erfolgt hierbei mittels eines physikalischen Verdampfungsverfahrens, bei dem das keramische Material (Zirkonoxid) durch Beschuß mit Elektronenstrahlen verdampft wird. Dieser Beschichtungsprozeß erfolgt in einer Vakuumkammer, wobei die Turbinenschaufel über einen Substratheizer mittels Wärmestrahlung auf eine Temperatur von etwa 1200 K bis 1400 K, vorzugsweise etwa 1300 K, aufgeheizt wird.A thermal insulation layer system is known from US Pat. No. 5,238,752 which is applied to a turbine blade is. The turbine blade consists of its base material made of a nickel-based superalloy on which a metallic Protective or connection layer of the type MCrAlY or PtAl is applied. M stands for nickel and / or Cobalt, Cr for chrome, Al for aluminum, Y for yttrium and Pt for platinum. Forms on this metallic bonding layer a thin layer of aluminum oxide on which the actual Ceramic thermal insulation layer made of yttrium stabilized Zirconia is applied. The coating of the Turbine blade here takes place by means of a physical one Evaporation process in which the ceramic material (Zirconium oxide) evaporated by bombardment with electron beams becomes. This coating process takes place in a vacuum chamber, the turbine blade being above a substrate heater by means of heat radiation to a temperature of about 1200 K. up to 1400 K, preferably about 1300 K, is heated.
Die in den oben beschriebenen, bekannten Verfahren und Einrichtungen hergestellten Schichten auf Turbinenschaufeln sind hinsichtlich ihrer Standzeiten, insbesondere bei Heißgasbeaufschlagung bei einem Einsatz in einer Gasturbine, noch verbesserungswürdig.The known methods and in the above described Facilities made layers on turbine blades are with regard to their service life, especially at Hot gas application when used in a gas turbine, still in need of improvement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beschichtung eines Erzeugnisses mit einer metallischen Schicht anzugeben. Dabei soll die Dauerhaltbarkeit der metallischen Schicht, vor allem gegenüber korrosiven und oxidierenden Angriffen, deutlich verbessert werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Beschichtung eines Erzeugnisses mit einer metallischen Schicht anzugeben. Mit der Einrichtung soll die Herstellung einer qualitativ hochwertigen metallischen Schicht auf dem Erzeugnis möglich sein.The invention has for its object a method for Coating a product with a metallic Specify layer. The durability of the metallic layer, especially against corrosive and oxidizing attacks, can be significantly improved. A Another object of the invention is a device for Coating a product with a metallic Specify layer. The device is intended to manufacture a high quality metallic layer on the Product may be possible.
Erfindungsgemäß wird die erstgenannte Aufgabe gelöst durch
ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Beschichtung eines Erzeugnisses mit einer
metallischen Schicht, insbesondere mit einer metallischen
Oxidationsschutzschicht, in einer Vakuumanlage, bei dem das
Erzeugnis in die Vakuumanlage eingeführt und von Zimmertemperatur
auf eine Erzeugnistemperatur geheizt, die metallische
Schicht auf das Erzeugnis aufgebracht, das beschichtete Erzeugnis
einer Wärmenachbehandlung unterzogen wird, wobei die
Wärmenachbehandlung sich an das Aufbringen der Schicht so anschließt,
daß die Temperatur des Erzeugnisses nach dem Aufbringen
der Schicht und vor der Wärmenachbehandlung mindestens
so groß wie eine Mindesttemperatur ist, wobei die Mindesttemperatur
größer als Zimmertemperatur ist.According to the invention, the first object is achieved by
a method according to
Die Erfindung geht hierbei von der Überlegung aus, daß der Qualität einer primär auf den Grundwerkstoff eines Erzeugnisses aufgebrachten metallischen Schicht eine besondere Bedeutung zukommt. Materialeigenschaften sowie charakteristische Schichteigenschaften, wie beispielsweise die Homogenität der Schicht, deren Anbindung an das Substrat und die Struktur der Grenzschicht zwischen Schicht und Substrat sind wichtige Qualitätsmerkmale. Diese haben auch Einfluß auf die Anbindung und Beschaffenheit weiterer Schichten, die in möglicherweise weiteren Beschichtungsprozessen auf die primäre Schicht aufgebracht werden.The invention is based on the consideration that the Quality of a product based primarily on the base material applied metallic layer a special meaning due. Material properties as well as characteristic Layer properties, such as the homogeneity of the Layer, its connection to the substrate and the structure of the Boundary layer between layer and substrate are important quality features. These also have an impact on the connection and nature of other layers that may be in further coating processes applied to the primary layer become.
Eine metallische Schicht auf einem Erzeugnis, beispielsweise eine metallische Oxidationsschutzschicht, wird daher ihre Funktion, etwa als Schutzschicht vor Korrosion- und/oder Oxidation, um so wirkungsvoller entfalten, je besser die oben genannten Schichteigenschaften realisiert sind. Für die Standzeiten metallischer Schichten auf Erzeugnissen, die sich beispielsweise unter oxidierenden oder korrosiven Bedingungen einstellen, ist neben der Wahl der Materialien insbesondere die Anbindung der Schicht an den Grundwerkstoff des Erzeugnisses bestimmend. Diese ist von der Behandlung des Erzeugnisses in allen Phasen des Herstellungsprozesses abhängig. Hierbei sind chemische und physikalische - insbesondere thermische Einflüsse zu beachten, die möglicherweise die Ausbildung und Anbindung der Schicht beeinträchtigen können. Chemische Einflüsse können durch die Wahl geeigneter Werkstoffe für sämtliche Einbauteile der Apparatur, die gegenüber den Schichtmaterialien möglichst chemisch inert sein sollen, weitgehend reduziert werden. Physikalische Konditionen unter denen der Herstellungsprozeß einer Schicht vonstatten geht betreffen die Prozeßführung in ihrer Gesamtheit, also von der Erzeugnispräparation, über das Aufbringen der Schutzschicht bis zur weiteren Behandlung des Erzeugnisses - üblicherweise eine nachfolgende Wärmenachbehandlung - sowie sämtliche mögliche Zwischenschritte. Die Kontrolle und Ausgestaltung der Prozeßführung in allen Phasen des Herstellungsprozesses ist daher sehr wesentlich. Dabei sind zeitabhängige und ortsabhängige thermodynamische Prozeßparameter, wie Druck und Temperatur, denen das Erzeugnis im Herstellungsprozeß unterworfen ist, zu berücksichtigen. Beispielsweise hat aufgrund der im allgemeinen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Grundwerkstoff und Schichtmaterial die Erzeugnistemperatur beim Aufbringen der Schicht (Beschichtungstemperatur) und der Temperaturverlauf bis zum Abschluß einer Wärmenachbehandlung des beschichteten Erzeugnisses großen Einfluß auf die Ausbildung der Grenzschicht zwischen Erzeugnisoberfläche und Schicht.A metallic layer on a product, for example a metallic oxidation protection layer, is therefore yours Function, for example as a protective layer against corrosion and / or Oxidation, the more effective the better the above layer properties mentioned are realized. For the Service life of metallic layers on products that change for example under oxidizing or corrosive conditions in addition to the choice of materials is particularly important the connection of the layer to the base material of the product determinative. This is from the treatment of the product dependent in all phases of the manufacturing process. Here are chemical and physical - especially thermal Be aware of influences that may affect training and interfere with the connection of the layer. Dry Influences can be found by choosing suitable materials for all built-in parts of the equipment that are opposite the Layer materials should be as chemically inert as possible, be largely reduced. Physical conditions under which the manufacturing process of a layer takes place relate to litigation in its entirety, i.e. from the Product preparation, by applying the protective layer until further treatment of the product - usually a subsequent heat treatment - as well as all possible Intermediate steps. The control and organization of the Process control in all phases of the manufacturing process therefore very essential. Here are time-dependent and location-dependent thermodynamic process parameters, such as pressure and temperature, to which the product is subjected in the manufacturing process is taken into account. For example, due to the generally different coefficients of thermal expansion of base material and layer material the product temperature when applying the layer (coating temperature) and the temperature curve until the completion of a heat treatment influence of the coated product the formation of the boundary layer between the product surface and shift.
Mit dem Verfahren ist eine quasi stationäre Prozeßführung hinsichtlich der Temperatur in allen Phasen des Herstellungsprozesses der metallischen Schicht erreichbar. Hierbei wird nach dem Aufbringen der metallischen Schicht auf das Erzeugnis und vor der Wärmenachbehandlung zu jeder Zeit eine Mindesttemperatur des Erzeugnisses sichergestellt, die größer als Zimmertemperatur ist.With the method is a quasi stationary process control in terms of temperature in all phases of the manufacturing process of the metallic layer. in this connection is after the application of the metallic layer on the Product and at any time before the heat treatment Minimum temperature of the product ensured, the larger than room temperature is.
Bei Erzeugnissen, die Hochtemperaturbauteile von Gasturbinen darstellen, etwa bei Gasturbinenschaufeln oder Hitzeschildelementen von Brennkammern, beträgt diese Mindesttemperatur vorzugsweise etwa 500 K, insbesondere etwa 900 K bis 1400 K.In products, the high temperature components of gas turbines represent, such as gas turbine blades or heat shield elements of combustion chambers, this minimum temperature is preferably about 500 K, in particular about 900 K to 1400 K.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß das Erzeugnis sich mit seiner Umgebung stets nahe an einem thermodynamischen Gleichgewichtszustand befindet. Zeitliche wie räumliche Temperaturgradienten, insbesondere Temperaturschocks, werden vermieden. Durch diesen neuen Weg in der Prozeßführung bezüglich des Temperaturverlaufs ist es möglich, die Anbindung der metallischen Schicht an den Grundwerkstoff des Erzeugnisses in der Wärmenachbehandlung deutlich zu verbessern. In der auf diese Weise sich an das Aufbringen der metallischen Schicht anschließenden Wärmenachbehandlung wird durch Diffusionsvorgänge eine feste Verbindung zwischen Grundwerkstoff und Schichtmaterial hergestellt, und eine qualitativ hochwertige Schicht auf dem Erzeugnis ausgebildet.The process is characterized in that the product with its surroundings always close to a thermodynamic State of equilibrium. Temporal as well as spatial Temperature gradients, in particular temperature shocks avoided. Through this new way in litigation regarding the temperature profile it is possible to connect the metallic layer to the base material of the product to improve significantly in post-heat treatment. In which in this way adheres to the application of the metallic Subsequent post-heat treatment is by diffusion processes a firm connection between the base material and layered material, and a high quality Layer formed on the product.
Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der metallischen Schicht auf das Erzeugnis in einem Beschichtungsbereich und die Wärmenachbehandlung in einem Wärmenachbehandlungsbereich. Hierbei sind der Beschichtungsbereich und der Wärmenachbehandlungsbereich verschiedene Bereiche der Vakuumanlage. Es ist vorteilhaft, das Aufbringen der metallischen Schicht auf das Erzeugnis und die Wärmenachbehandlung in derselben Vakuumanlage durchzuführen, aber räumlich voneinander zu trennen, da diese Prozeßschritte bei etwas unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden und im allgemeinen verschiedene Prozeßdauern aufweisen. Beispielsweise wird das Aufbringen einer metallischen Schicht auf eine Gasturbinenschaufel, insbesondere eine metallischen Oxidations- und Korrosionsschutzschicht, bei einer Beschichtungstemperatur von etwa 1100 K bis 1200 K durchgeführt, während die Wärmenachbehandlung der Gasturbinenschaufel bei einer Wärmenachbehandlungstemperatur von etwa 1200 K bis 1500 K erfolgt. Die Trennung von Beschichtungsbereich und Wärmenachbehandlungsbereich wirkt sich günstig auf die Qualität und Reproduzierbarkeit der metallischen Schichten aus. Es wird vermieden, daß unterschiedliche Prozeßschritte mit unterschiedlichen Prozeßparametern im selben Bereich einer Anlage durchgeführt werden. Dies könnte praktisch nur unter einem periodischen Wechsel der Betriebsparameter der Vakuumanlage erfolgen, was die Qualität und Reproduzierbarkeit der Schichten beeinträchtigt.The metallic layer is preferably applied on the product in a coating area and heat treatment in a heat treatment area. in this connection are the coating area and the heat treatment area different areas of the vacuum system. It is advantageous, the application of the metallic layer on the Product and post-heat treatment in the same vacuum system to carry out, but to separate them spatially, these process steps at slightly different temperatures be carried out and generally different process times exhibit. For example, applying one metallic layer on a gas turbine blade, in particular a metallic oxidation and corrosion protection layer, at a coating temperature of approximately 1100 K. up to 1200 K, while the heat treatment of the Gas turbine blade at a post heat treatment temperature from about 1200 K to 1500 K. The separation of coating area and heat treatment area affects favorable to the quality and reproducibility of the metallic Layers out. It is avoided that different Process steps with different process parameters in the same Area of a plant. this could practically only with a periodic change of the operating parameters the vacuum system, what the quality and Reproducibility of the layers impaired.
Bevorzugt wird das beschichtete Erzeugnis automatisch vom Beschichtungsbereich in den Wärmenachbehandlungsbereich überführt. Diese Verfahrensweise ist im Hinblick auf eine industrielle Herstellung der metallischen Schicht sehr vorteilhaft. Vor allem in einer Vakuumanlage ist eine automatische, vorzugsweise elektronisch gesteuerte Überführung der Erzeugnisse, anderen bekannten Ausführungen, beispielsweise mit aufwendigen, manuell extern-bedienbaren Manipulatoren und mit gedichteten Vakuumdurchführungen, weit überlegen.The coated product is automatically preferred by the coating area transferred to the heat treatment area. This procedure is with regard to an industrial one Production of the metallic layer is very advantageous. In a vacuum system in particular, an automatic, preferably electronically controlled transfer of the products, other known designs, for example with elaborate, manually operated manipulators and with sealed vacuum feedthroughs, far superior.
Vorzugsweise wird das wärmenachbehandelte Erzeugnis kontrolliert auf Zimmertemperatur abgekühlt. Weiter bevorzugt wird die Abkühlung auf Zimmertemperatur gesteuert oder geregelt durchgeführt. Dies erfolgt im Vorfeld einer möglichen Entnahme des Erzeugnisses aus der Vakuumanlage. Durch Kontrolle und Steuerung des Abkühlvorgangs wird vermieden, daß nach Abschluß der Wärmenachbehandlung das Erzeugnis in unkontrollierter Weise auf Zimmertemperatur abgekühlt wird, was sich wegen der dann auftretenden Wärmespannungen zwischen der metallischen Schicht und dem Substrat nachteilig auf die Schichteigenschaften auswirken könnte.The heat-treated product is preferably checked cooled to room temperature. Is further preferred cooling is controlled or regulated to room temperature carried out. This is done in advance of a possible withdrawal of the product from the vacuum system. By control and control of the cooling process is avoided after Completion of post heat treatment the product in uncontrolled Way is cooled to room temperature, which turns out to be because of the then occurring thermal stresses between the metallic layer and the substrate adversely on the Layer properties could affect.
Vorzugsweise befindet sich eine erste Anzahl von Erzeugnissen im Beschichtungsbereich und simultan eine zweite Anzahl von Erzeugnissen im Wärmenachbehandlungsbereich, wobei die zweite Anzahl größer ist als die erste Anzahl. Diese Verfahrensweise ist sehr vorteilhaft im Hinblick auf eine industrielle Serienherstellung von metallischen Schichten auf Erzeugnissen. Auf Erzeugnisse wird die metallische Schicht im Beschichtungsbereich aufgebracht, während zur gleichen Zeit im Wärmenachbehandlungsbereich Erzeugnisse einer Wärmenachbehandlung unterzogen werden. Dadurch ist eine rationelle Herstellung von metallischen Schichten auf Erzeugnissen gegeben. Ein kontinuierlicher und simultaner Durchlauf von Erzeugnissen durch die Verfahrensschritte ist möglich. Insbesondere ist bei diesem Durchlaufverfahren der Durchlauf von Erzeugnissen pro Zeiteinheit gegenüber nichtsimultanen Verfahrensschritten deutlich erhöht. Bedingt durch die unterschiedlichen Prozeßdauern der einzelnen Verfahrensschritte, werden bei dem Verfahren mehr Erzeugnisse einer Wärmenachbehandlung unterzogen, als zur gleichen Zeit sich im Beschichtungsbereich befinden, da der Wärmenachbehandlungsprozeß im allgemeinen der zeitlich limitierende Prozeß darstellt. Zum Beispiel hat das Aufbringen einer metallischen Schicht auf eine Gasturbinenschaufel, insbesondere das Aufbringen einer metallischen Oxidations- und Korrosionsschutzschicht, eine Prozeßdauer von etwa 30 min, während die Wärmenachbehandlung der Gasturbinenschaufel mit etwa 60 min bis 240 min beträchtlich länger dauert. Durch Auslegung der Vakuumanlage unter Berücksichtigung der jeweiligen Prozeßdauern wird ein kontinuierlicher und simultaner Durchlauf von Erzeugnissen sichergestellt, und eine rationelle Fertigung ermöglicht.There is preferably a first number of products in the coating area and simultaneously a second number of Products in the heat treatment area, the second Number is greater than the first number. This procedure is very beneficial in terms of an industrial Series production of metallic layers on products. The metallic layer in the coating area is applied to products upset while at the same time in Post-treatment area Products of post-treatment be subjected. This makes production rational given by metallic layers on products. A continuous and simultaneous flow of products through the procedural steps is possible. In particular is the flow of products in this continuous process per unit of time compared to non-simultaneous process steps clearly increased. Due to the different Process durations of the individual process steps in the process more products of heat treatment subjected than at the same time in the coating area because the post-heat treatment process in general represents the time-limiting process. For example has applied a metallic layer to one Gas turbine blade, in particular the application of a metallic one Oxidation and corrosion protection layer, a process duration of about 30 minutes, while the heat treatment of the Gas turbine blade with approximately 60 min to 240 min considerable takes longer. By designing the vacuum system taking into account the respective process duration becomes a continuous one and simultaneous throughput of products ensured, and enables rational production.
Bevorzugt wird als Erzeugnis ein Hochtemperaturbauteil einer Gasturbine, insbesondere eine Gasturbinenschaufel oder ein Hitzeschildelement einer Brennkammer, verwendet. Weiter bevorzugt wird als Grundwerkstoff für das Hochtemperaturbauteil eine Nickel-, oder Eisen- oder Kobaltbasis-Superlegierung verwendet. Eine Gasturbinenschaufel ist ein Hochtemperaturbauteil, welches im Heißgaskanal einer Gasturbine angeordnet ist. Man unterscheidet Turbinenleitschaufeln und Turbinenlaufschaufeln, die großen thermischen Belastungen, insbesondere bei Gasturbinen mit hohen Turbineneintrittstemperaturen von z.B. über 1500 K, sowie korrosiven und oxidierenden Bedingungen durch das Heißgas, ausgesetzt sind. Daher muß für den Grundwerkstoff eine entsprechende Legierung gewählt werden. Ein Beispiel für eine hochtemperaturfeste Legierung dieser Art mit hoher Zeitstandfestigkeit auf Nickelbasis ist Inconel 713 C, die in ihren wesentlichen Komponenten aus 73% Nickel, 13 % Chrom, 4.2 % Molybdän sowie 2% Niob hergestellt ist.A high-temperature component of a is preferred as the product Gas turbine, in particular a gas turbine blade or a Heat shield element of a combustion chamber used. More preferred is used as the base material for the high-temperature component a nickel, or iron or cobalt based superalloy used. A gas turbine blade is a high temperature component which is arranged in the hot gas duct of a gas turbine is. A distinction is made between turbine guide vanes and turbine rotor blades, the large thermal loads, in particular for gas turbines with high turbine inlet temperatures from e.g. over 1500 K, as well as corrosive and oxidizing Hot gas conditions are exposed. Therefore, for an appropriate alloy can be selected for the base material. An example of a high temperature resistant alloy this type with high creep resistance is based on nickel Inconel 713 C, which in its essential components consists of 73% Nickel, 13% chromium, 4.2% molybdenum and 2% niobium is.
Als metallische Schicht wird vorzugsweise eine MCrAlX Legierung verwendet, wobei M für eines oder mehrere Elemente der Gruppe umfassend Eisen, Kobalt und Nickel, Cr für Chrom, Al für Aluminium sowie X für eines oder mehrere Elemente der Gruppe umfassend Yttrium, Rhenium sowie die Elemente der Seltenen Erden stehen. Diese metallische Schicht wird im Beschichtungsbereich in bekannter Weise durch thermisches Spritzen mit den Verfahren VPS (Vacuum Plasma Spraying) oder LPPS (Low Pressure Plasma Spraying) auf das Erzeugnis, insbesondere das Hochtemperaturbauteil einer Gasturbine, aufgebracht. Die MCrAlX-Schichten sind besonders für Hochtemperaturbauteile in Gasturbinen mit einem Grundwerkstoff aus einer Nickel-, oder Eisen- oder Kobaltbasis-Superlegierung geeignet. Sie eignen sich in stationären Gasturbinen und Flugtriebwerken mit hoher Turbineneintrittstemperatur. Sie eignen sich darüberhinaus als Haftvermittlerschicht für das Aufbringen weiterer Schichten in anderen Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise zur Herstellung einer keramischen Wärmedämmschicht auf einem Erzeugnis mittels PVD (Physical Vapour Deposition).An MCrAlX alloy is preferably used as the metallic layer used, where M is for one or more elements of the Group comprising iron, cobalt and nickel, Cr for chromium, Al for aluminum and X for one or more elements of the Group comprising yttrium, rhenium and the elements of Rare earth. This metallic layer is in the Coating area in a known manner by thermal Spraying using VPS (Vacuum Plasma Spraying) or LPPS (Low Pressure Plasma Spraying) on the product, in particular the high temperature component of a gas turbine. The MCrAlX layers are particularly suitable for high-temperature components in gas turbines with a base material a nickel, or iron or cobalt based superalloy suitable. They are suitable in stationary gas turbines and Aircraft engines with high turbine inlet temperature. she are also suitable as an adhesion promoter layer for the Applying further layers in other coating processes, such as for the manufacture of a ceramic Thermal insulation layer on a product using PVD (Physical Vapor Deposition).
Die auf eine Einrichtung gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß
gelöst durch eine Einrichtung gemäß Anspruch 9 zur Beschichtung eines
Erzeugnisses mit einer metallischen Schicht in einer Vakuumanlage,
umfassend eine Beschichtungskammer und eine Wärmenachbehandlungskammer,
wobei die Wärmenachbehandlungskammer
mit der Beschichtungskammer vakuumdicht verbunden ist. The object directed to a device is invented
solved by a device according to
Dadurch wird es ermöglicht, das Aufbringen der metallischen Schicht auf ein Erzeugnis und die anschließende Wärmenachbehandlung in einer Anlage durchzuführen. Die vakuumdichte Verbindung zwischen der Beschichtungskammer und der Wärmenachbehandlungskammer gewährleistet, daß das Erzeugnis zu keinem Zeitpunkt während des Verfahrens der Atmosphäre, insbesondere dem Sauerstoff der Luft, ausgesetzt ist. Gegenüber herkömmlichen Anlagen, bei denen für das Aufbringen der Schicht und für die Wärmenachbehandlung separate und untereinander nicht vakuumdicht verbundene Vakuumkammern vorgesehen sind, ist die Vakuumanlage daher überlegen.This makes it possible to apply the metallic Layer on a product and the subsequent heat treatment to be carried out in a plant. The vacuum-tight connection between the coating chamber and the heat treatment chamber ensures that the product to no Time during the process of the atmosphere, in particular is exposed to the oxygen in the air. Compared to conventional ones Attachments where the application of the layer and for heat after-treatment separately and with each other vacuum chambers not connected in a vacuum-tight manner are provided, the vacuum system is therefore superior.
Vorzugsweise ist in der Wärmenachbehandlungskammer eine Beheizungseinrichtung vorgesehen. Die Beheizungseinrichtung ist dabei in bekannten Ausgestaltungen realisiert, beispielsweise durch ein Strahlungs-Heizelement zur indirekten Strahlungsheizung oder durch eine Elektronenstrahlkanone zum Aufheizen des Erzeugnisses durch direkten Elektronenbeschuß. Zur Wärmenachbehandlung ist die Prozeßführung hinsichtlich der Temperatur des Erzeugnisses so zu gestalten, daß sich die Erzeugnistemperatur auf einen vorgesehenen Wert, die Wärmenachbehandlungstemperatur, einstellt. Durch Temperaturmessung des Erzeugnisses und Regelung der Heizleistung der Beheizungseinrichtung, beispielsweise Regelung der Strahlungsleistung eines Strahlungs-Heizelements über den Heizstrom, wird dabei die Wärmenachbehandlungstemperatur eingestellt.There is preferably a heating device in the heat aftertreatment chamber intended. The heating device is realized in known configurations, for example by a radiant heating element for indirect radiant heating or by an electron beam gun for heating of the product by direct electron bombardment. For post heat treatment is the process management with regard to temperature of the product so that the product temperature to an intended value, the heat treatment temperature, established. By measuring the temperature of the Product and regulation of the heating power of the heating device, for example regulation of the radiation power of a radiant heating element using the heating current the post-heat treatment temperature is set.
Vorzugsweise ist eine Vorheizkammer vorgesehen, die der Beschichtungskammer vorgeordnet ist und mit dieser vakuumdicht verbunden ist. Die Vorheizkammer ist als Vakuumkammer ausgeführt und ist ein Bestandteil der gesamten Vakuumanlage zur Beschichtung eines Erzeugnisses mit einer metallischen Schicht. In der Vorheizkammer ist eine Beheizungseinrichtung vorgesehen, die in bekannter Weise, beispielsweise durch ein Strahlungs-Heizelement zur indirekten Strahlungsheizung oder durch eine Elektronenstrahlkanone zum Aufheizen des Erzeugnisses durch direkten Elektronenbeschuß, ausgeführt ist. Die Vorheizkammer dient einerseits der Aufnahme und dem Vorheizen des Erzeugnisses von Zimmertemperatur auf eine Erzeugnistemperatur und andererseits der Vorbehandlung und Präparation des Erzeugnisses für nachfolgende Verfahrensschritte, insbesondere für das Aufbringen der metallischen Schicht auf das Erzeugnis in der Beschichtungskammer. In der Vorheizkammer können auch mögliche Verunreinigungen, die unter Umständen in die Oberfläche des Erzeugnisses eingetragen sind, aus dem Erzeugnis ausgasen. Verunreinigungen können das Aufbringen der Schicht auf das Erzeugnis und somit die Qualität der Schicht nachteilig beeinflussen. Daher erfüllt die Vorheizkammer neben der Vorprozeßerwärmung gleichzeitig eine wichtige Reinigungsfunktion für das zu beschichtende Erzeugnis, so daß durch den Entgasungsprozeß ein Erzeugnis mit entsprechend sauber präparierter Oberfläche und wohldefinierter Erzeugnistemperatur hergestellt ist.A preheating chamber is preferably provided, that of the coating chamber is upstream and with this vacuum tight connected is. The preheating chamber is designed as a vacuum chamber and is part of the entire vacuum system for Coating a product with a metallic Layer. There is a heating device in the preheating chamber provided in a known manner, for example by a Radiant heating element for indirect radiant heating or through an electron beam gun to heat the product by direct electron bombardment. The On the one hand, the preheating chamber is used for receiving and preheating of the product from room temperature to a product temperature and on the other hand pretreatment and preparation of the product for subsequent process steps, in particular for the application of the metallic layer on the Product in the coating chamber. In the preheating chamber can also contain possible contaminants that may occur in the surface of the product are registered from which Degas the product. Impurities can cause the application the layer on the product and thus the quality of the Adversely affect the layer. Therefore, the preheating chamber meets in addition to pre-process heating, an important one Cleaning function for the product to be coated, so that a product with the degassing process accordingly cleanly prepared surface and well-defined product temperature is made.
Vorzugsweise ist eine Abkühlkammer vorgesehen, die der Wärmenachbehandlungskammer nachgeordnet und mit dieser vakuumdicht verbunden ist. Im Anschluß an die Wärmenachbehandlung eines Erzeugnisses ist dieses erwärmt. Um das Erzeugnis weiter zu behandeln oder seiner Bestimmung zuzuführen, wird man es in geeigneter Weise auf Zimmertemperatur bringen. Dazu muß es abgekühlt werden, wofür in herkömmlichen Verfahren ebenfalls die externe, nicht an eine Beschichtungskammer angekoppelte Wärmenachbehandlungskammer verwendet wird. In dieser wird das Erzeugnis in kontrollierter Weise abgekühlt. Dagegen erfolgt in der Vakuumanlage der kontrollierte Abkühlvorgang in einer separaten Abkühlkammer. Die Abkühlkammer ist dabei als Vakuumkammer ausgeführt und ein Bestandteil der gesamten Vakuumanlage. Zum kontrollierten Abkühlen des Erzeugnisses ist in der Abkühlkammer eine Beheizungseinrichtung vorgesehen. Sie sorgt dafür, daß das Erzeugnis während des Abkühlvorgangs eine vorgegebene Temperatur hat. Dadurch erfolgt die Abkühlung des Erzeugnisses nicht zu rasch über Wärmeabstrahlung oder Wärmeleitung an die Umgebung, sondern quasi stationär, indem die Temperatur allmählich und kontrolliert durch Regelung der Heizleistung der Beheizungseinrichtung bis auf Zimmertemperatur reduziert wird. Die Beheizungseinrichtung ist beispielsweise in Form eines bekannten Strahlungs-Heizelements zur indirekten Strahlungsheizung des Erzeugnisses ausgeführt. Zusätzliche bekannte Behandlungseinrichtungen zum Abkühlen des Erzeugnisses, etwa in Form eines Gaszufuhrsystems für inerte Kühlgase (z.B. Argon), sind in der Abkühlkammer vorsehbar. Bei dieser Ausführungsform werden die erwärmten Erzeugnisse in wohldosierter Weise mit einem inerten Kühlgas beaufschlagt und kontrolliert auf Zimmertemperatur abgekühlt. Die Abkühlkammer dient vorteilhafterweise gleichzeitig als Entnahmekammer für die Erzeugnisse.A cooling chamber is preferably provided, that of the heat treatment chamber subordinate and with this vacuum tight connected is. After the heat treatment a product is heated. To continue the product to treat or lead to its purpose, one becomes bring it to room temperature in a suitable manner. To do this it can be cooled, for which purpose in conventional processes as well the external one, not coupled to a coating chamber Post-heat treatment chamber is used. In this the product is cooled in a controlled manner. On the other hand The controlled cooling process takes place in the vacuum system in a separate cooling chamber. The cooling chamber is there designed as a vacuum chamber and part of the whole Vacuum system. For controlled cooling of the product is a heating device in the cooling chamber intended. It ensures that the product during the Cooling process has a predetermined temperature. This is done the cooling of the product not too quickly through heat radiation or conduction to the environment, but quasi stationary, by gradually and controlling the temperature by regulating the heating power of the heating device is reduced to room temperature. The heating device is for example in the form of a known radiant heating element for indirect radiant heating of the Product exported. Additional known treatment facilities to cool the product, such as in the form of a Gas supply systems for inert cooling gases (e.g. argon) are in the cooling chamber predictable. In this embodiment the heated products in a well-dosed manner with one inert cooling gas is applied and checked to room temperature cooled. The cooling chamber advantageously serves at the same time as a removal chamber for the products.
Bevorzugt ist die vakuumdichte Verbindung zwischen der Beschichtungskammer und der Wärmenachbehandlungskammer über eine Schleusenkammer hergestellt. Sowohl die Prozeßdauern für das Aufbringen der metallischen Schicht auf das Erzeugnis und für dessen Wärmenachbehandlung, als auch die jeweiligen Prozeßparameter, insbesondere die Beschichtungstemperatur und die Wärmenachbehandlungstemperatur, sind unterschiedlich. Zum Beispiel erfolgt das Aufbringen einer metallischen Schicht auf eine Gasturbinenschaufel, insbesondere eine metallische Oxidations- und Korrosionsschutzschicht, bei einer Beschichtungstemperatur von etwa 1100 K bis 1200 K. Hingegen erfolgt die Wärmenachbehandlung der beschichteten Gasturbinenschaufel bei einer deutlich höheren Wärmenachbehandlungstemperatur von 1200 K bis 1500 K. Es ist deshalb zweckmäßig, diese Prozesse durch entsprechende Einrichtungen, hier durch eine separate Schleusenkammer realisiert, auch räumlich soweit voneinander zu trennen, daß gegenseitige Interaktionen weitgehend ausgeschlossen sind. Auch verfahrenstechnisch ist diese Ausgestaltung günstig. Die Schleusenkammer dient dabei in erster Linie der Überführung der Erzeugnisse von der Beschichtungskammer zur Wärmenachbehandlungskammer. Sie ist integraler Bestandteil der Vakuumanlage. Bevorzugt ist in der Schleusenkammmer eine Beheizungseinrichtung vorgesehen, die eine vorgegebene Erzeugnistemperatur während der Überführung sicherstellt. The vacuum-tight connection between the coating chamber is preferred and the heat treatment chamber above made a lock chamber. Both the process times for applying the metallic layer to the product and for its heat treatment, as well as the respective process parameters, especially the coating temperature and the post-heat treatment temperature are different. To the For example, a metallic layer is applied on a gas turbine blade, especially a metallic one Oxidation and corrosion protection layer, at a coating temperature from about 1100 K to 1200 K. On the other hand post-heat treatment of the coated gas turbine blade at a significantly higher heat treatment temperature of 1200 K to 1500 K. It is therefore advisable to use these processes through appropriate facilities, here through a separate one Lock chamber realized, also spatially so far from each other to separate that mutual interaction is largely ruled out are. This configuration is also procedural Cheap. The lock chamber serves primarily the transfer of the products from the coating chamber to the heat treatment chamber. It is an integral part the vacuum system. Preference is given to the lock chamber a heating device is provided which has a predetermined Ensures product temperature during the transfer.
Vorteilhafterweise kann dabei die Erzeugnistemperatur in der Schleusenkammer während der Überführung der Erzeugnisse von der Beschichtungskammer in die Wärmenachbehandlungskammer den jeweiligen Prozeßtemperaturen kontinuierlich angepaßt werden. Beim Einsatz der Vakuumanlage zur industriellen Serienfertigung in einem simultanen Durchlaufverfahren dient die Schleusenkammer des weiteren als wichtiges Puffersystem, um gegebenenfalls die Stückzahlen einander anzupassen und somit einen möglichst kontinuierlichen Durchlauf von Erzeugnissen zu gewährleisten.Advantageously, the product temperature in the Lock chamber during the transfer of the products from the coating chamber into the heat treatment chamber respective process temperatures are continuously adjusted. When using the vacuum system for industrial series production serves in a simultaneous continuous process the lock chamber as an important buffer system, in order to adapt the number of pieces to each other if necessary and thus a continuous flow of products to ensure.
Vorzugsweise ist ein Transfersystem zur automatischen Überführung des Erzeugnisses von einer Vakuumkammer (Vorheizkammer, Beschichtungskammer, Schleusenkammer, Wärmenachbehandlungskammer, Abkühlkammer) in eine andere Vakuumkammer der Vakuumanlage vorgesehen.A transfer system for automatic transfer is preferred the product from a vacuum chamber (preheating chamber, Coating chamber, lock chamber, heat treatment chamber, Cooling chamber) into another vacuum chamber the vacuum system.
Vor allem in einer Vakuumanlage ist eine automatische, vorzugsweise elektronisch gesteuerte Überführung der Erzeugnisse, anderen bekannten Ausführungen, zum Beispiel mit aufwendigen, manuell extern-bedienbaren Manipulatoren und mit gedichteten Vakuumdurchführungen, überlegen. Um insbesondere einen kontinuierlichen und automatisierten Durchlauf der Erzeugnisse zu ermöglichen, sind die Vakuumkammern der Vakuumanlage (Vorheizkammer, Beschichtungskammer, Schleusenkammmer, Wärmenachbehandlungskammer, Abkühlkammer) mit einem geeigneten Transfersystem ausgestattet. Das Transfersystem weist dabei Einrichtungen zur Übernahme von Erzeugnissen, zum Transport von Erzeugnissen sowie zur Übergabe von Erzeugnissen auf, die in den einzelnen Vakuumkammern angeordnet sind.Especially in a vacuum system, an automatic one is preferred electronically controlled transfer of products, other known designs, for example with complex, manually operated manipulators and with sealed vacuum feedthroughs. To in particular a continuous and automated flow of products are the vacuum chambers of Vacuum system (preheating chamber, coating chamber, lock chamber, Heat treatment chamber, cooling chamber) with one suitable transfer system. The transfer system assigns facilities for the takeover of products to Transport of goods and handover of goods arranged in the individual vacuum chambers are.
Vorzugsweise weist die Beschichtungskammer eine erste Aufnahmekapazität und die Wärmenachbehandlungskammer eine zweite Aufnahmekapazität für Erzeugnisse auf, wobei die zweite Aufnahmekapazität größer als die erste Aufnahmekapazität ist. Allgemein ergibt sich die (mittlere) Anzahl von Erzeugnissen in einer Vakuumkammer aus der Anzahl der zugeführten Erzeugnisse pro Zeiteinheit multipliziert mit der (mittleren) Verweilzeit der Erzeugnisse in der Vakuumkammer. Im idealen kontinuierlichen Durchlauf ist die Anzahl der zugeführten Erzeugnisse pro Zeiteinheit für alle Vakuumkammern gleich. Die (mittlere) Anzahl der Erzeugnisse in einer Vakuumkammer wird dann von der Verweilzeit in dieser Vakuumkammer bestimmt. Die einzuplanenden relativen Aufnahmekapazitäten für Erzeugnisse für die Beschichtungskammer und für Wärmenachbehandlungskammer sind dann näherungsweise durch die jeweiligen Prozeßdauern in diesen Vakuumkammern gegeben. Für das Aufbringen einer MCrAlX-Schicht nach dem VPS oder LPPS-Verfahren auf eine Gasturbinenschaufel mit einem Grundwerkstoff aus einer Nickel-, Eisen- oder Kobaltbasis-Superlegierung erhält man typischerweise eine Prozeßdauer von etwa 30 Minuten, während die Wärmenachbehandlung der Gasturbinenschaufel eine Prozeßdauer von etwa 120 Minuten hat. Demzufolge ist die Wärmenachbehandlungskammer so zu dimensionieren und auszugestalten, daß deren Aufnahmekapazität für Gasturbinenschaufeln mindestens etwa viermal so groß ist wie die Aufnahmekapazität der Beschichtungskammer. Die Vakuumanlage ist so konzipiert, daß sie vorteilhafterweise eine Anpassung der Aufnahmekapazitäten an die jeweiligen Prozeßdauern und somit einen kontinuierlichen und simultanen Durchlauf von Erzeugnissen ermöglicht, was wiederum sehr günstig für eine industrielle Serienfertigung ist.The coating chamber preferably has a first holding capacity and the heat treatment chamber a second Absorption capacity for products, with the second absorption capacity is larger than the first capacity. In general, the (average) number of products results in a vacuum chamber from the number of products supplied per unit of time multiplied by the (average) dwell time of the products in the vacuum chamber. In the ideal continuous Pass is the number of products fed the same for all vacuum chambers per unit of time. The (average) number of products in a vacuum chamber then determined by the residence time in this vacuum chamber. The Relative absorption capacity for products to be planned for the coating chamber and for the heat treatment chamber are then approximated by the respective process times given in these vacuum chambers. For applying one MCrAlX layer using the VPS or LPPS method on a gas turbine blade with a base material made of a nickel, Iron or cobalt based superalloys are typically obtained a process time of about 30 minutes, while the Post-treatment of the gas turbine blade a process time of about 120 minutes. As a result, the heat treatment chamber to dimension and design so that their absorption capacity for gas turbine blades at least is about four times the absorption capacity of the coating chamber. The vacuum system is designed so that they advantageously adjust the capacity the respective process times and therefore a continuous one and enables simultaneous throughput of products, which in turn is very cheap for industrial series production is.
Die Einrichtung sowie das Verfahren zur Beschichtung eines Erzeugnisses mit einer metallischen Schicht in einer Vakuumanlage werden beispielhaft anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen hierbei teilweise schematisch und vereinfacht:
- FIG 1
- eine schematische Darstellung in einem Längsschnitt einer Vakuumanlage zur Beschichtung von Erzeugnissen, beispielsweise von Gasturbinenschaufeln, mit einer metallischen Schicht,
- FIG 2
- ein Diagramm mit einem vereinfachten Temperaturverlauf für ein Erzeugnis gemäß einem herkömmlichen Verfahren und
- FIG 3
- ein Diagramm mit einem vereinfachten Temperaturverlauf für ein Erzeugnis gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
- FIG. 1
- 1 shows a schematic illustration in a longitudinal section of a vacuum system for coating products, for example gas turbine blades, with a metallic layer,
- FIG 2
- a diagram with a simplified temperature profile for a product according to a conventional method and
- FIG 3
- a diagram with a simplified temperature profile for a product according to the inventive method.
In Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung in einem
Längsschnitt eine Vakuumanlage 1 zur Beschichtung von Erzeugnissen
12, hier beispielsweise von Gasturbinenschaufeln 12,
mit einer metallischen Schicht 13 dargestellt. Die Vakuumanlage
1 weist verschiedene Vakuumkammern 2, 3, 4, 5, 6, aufeinander
folgend eine Vorheizkammer 2, eine Beschichtungskammer
3, eine Schleusenkammer 4, eine Wärmenachbehandlungskammer
5 und eine Abkühlkammer 6, auf. Dabei ist die Beschichtungskammer
3 über die Schleusenkammer 4 vakuumdicht mit der
Wärmenachbehandlungskammer 5 verbunden. Die Vorheizkammer 2
ist der Beschichtungskammer 3 vorgeordnet und mit dieser vakuumdicht
verbunden. Die Abkühlkammer 6 ist der Wärmenachbehandlungskammer
5 nachgeordnet und mit dieser vakuumdicht
verbunden. In der Vorheizkammer 2, der Schleusenkammer 4, der
Wärmenachbehandlungskammer 5 und der Abkühlkammer 6 ist jeweils
mindestens eine Beheizungseinrichtung 7, 7A, vorgesehen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Beheizungseinrichtungen
7, 7A in den einzelnen Vakuumkammern 2, 4, 5, 6
als Strahlungs-Heizelemente zur kontrollierten Erwärmung der
in den Vakuumkammern angeordneten Gasturbinenschaufeln 12 auf
eine vorgegebene Erzeugnistemperatur ausgeführt. In den Vakuumkammern
2, 3, 4, 5, 6 ist ein Transfersystem 8, 11 vorgesehen,
welches jeweils als Übergabe-/Übernahmeeinrichtung 11
und Transporteinrichtung 8 in den einzelnen Vakuumkammern 2,
3, 4, 5, 6 ausgeführt ist. In der Vorheizkammer 2, der
Schleusenkammer 4, der Wärmenachbehandlungskammer 5 sowie der
Abkühlkammer 6 sind jeweils mindestens zwei Gasturbinenschaufeln
12 auf den jeweiligen Transporteinrichtungen 8 angeordnet.
Die Beschichtungskammer 3 weist einen Beschichtungsbereich
9 auf, in dem eine Beschichtungseinrichtung 14 sowie
eine um eine Längsachse 17 rotierbare Halterung 16 für Gasturbinenschaufeln
12 angeordnet sind. Die Beschichtungseinrichtung
14 ist hierbei als VPS (Vacuum Plasma Spraying)-oder
LPPS (Low Pressure Plasma Spraying)-Einrichtung (Plasmabrenner)
zum thermischen Spritzen von Beschichtungsmaterial
15 - beispielsweise MCrAlX - auf eine Gasturbinenschaufel 12,
ausgeführt. Die Beschichtungseinrichtung 14 dient zugleich
der Erwärmung der Gasturbinenschaufel 12 auf eine vorgegebene
Erzeugnistemperatur. Diese ist bei einem Beschichtungsvorgang
durch die heißen Prozeßgase der Beschichtungseinrichtung 14
(Plasmabrenner) und durch das auf die Gasturbinenschaufel 12
auftreffende Beschichtungsmaterial 15 gewährleistet. Eine
Gasturbinenschaufel 12 befindet sich im Beschichtungsbereich
9 auf der Halterung 17. Die Beschichtungseinrichtung 14
ist oberhalb der Gasturbinenschaufel 12 im Beschichtungsbereich
9 angeordnet. In der Wärmenachbehandlungskammer 5 ist
ein Wärmenachbehandlungsbereich 10 gebildet, in dem sich eine
Anzahl von beschichteten Gasturbinenschaufeln 12 mit einer
metallischen Schicht 13, insbesondere einer MCrAlX-Schicht,
auf der Transporteinrichtung 8 befinden. Dabei ist die Anzahl
der Gasturbinenschaufeln 12 im Wärmenachbehandlungsbereich 10
größer als die Anzahl der Gasturbinenschaufeln 12 im Beschichtungsbereich
9. Im Wärmenachbehandlungsbereich 10 sind
zwei Beheizungseinrichtungen 7A vorgesehen. Eine Beheizungseinrichtung
7A ist oberhalb und die andere Beheizungseinrichtung
7A unterhalb der Gasturbinenschaufeln 12 angeordnet,
so daß hierdurch über Wärmestrahlung eine Aufheizung der
Gasturbinenschaufeln 12 auf eine vorgegebene Erzeugnistemperatur,
welche die Wärmenachbehandlungstemperatur ist, sichergestellt
ist. Die Vakuumkammern 2, 3, 4, 5, 6 der Vakuumanlage
1 sind mit einem in Figur 1 nicht gezeigten Vakuumpumpensystem
verbunden, welches vorzugsweise aus einer Diffusionspumpe,
Ventilen und Vakuum-Meßeinrichtungen sowie einer
Vorvakuumpumpe besteht, so daß in den einzelnen Vakuumkammern
2, 3, 4, 5, 6 ein jeweils erforderliches Vakuum einstellbar
ist.In Figure 1 is a schematic representation in one
Longitudinal section of a
Bei dem Beschichtungsverfahren zur Beschichtung eines Erzeugnisses
12, welches beispielsweise eine Gasturbinenschaufel 12
ist, mit einer metallischen Schicht 13, insbesondere mit einer
metallischen MCrAlX-Oxidationsschutzschicht, in einer Vakuumanlage
1, wird eine Gasturbinenschaufel 12 zuerst in die
Vorheizkammer 2 eingeführt und auf der Transporteinrichtung 8
des Transfersystems 8, 11 angeordnet. Die Vorheizkammer 2
dient der Aufnahme und dem Vorheizen der Gasturbinenschaufel
12. Mit der in der Vorheizkammer 2 vorgesehenen Beheizungseinrichtung
7, wird die Gasturbinenschaufel 12 von
Zimmertemperatur auf eine Erzeugnistemperatur, welche die Beschichtungstemperatur
ist, geheizt. In der Vorheizkammer 2
wird die Gasturbinenschaufel 12 vorbehandelt und für nachfolgende
Verfahrensschritte, insbesondere für das Aufbringen der
metallischen Schicht 13 auf die Gasturbinenschaufel 12 in der
Beschichtungskammer 3, präpariert. In der Vorheizkammer 2
können auch mögliche Verunreinigungen, die unter Umständen in
die Oberfläche der Gasturbinenschaufel 12 eingetragen sind,
aus der Gasturbinenschaufel 12 ausgasen. Daher erfüllt die
Vorheizkammer 2 neben der Vorprozeßerwärmung gleichzeitig
eine wichtige Reinigungsfunktion für die zu beschichtende
Gasturbinenschaufel 12. Es wird hier nach dem Aufheiz- und
Entgasungsprozeß eine Gasturbinenschaufel 12 mit entsprechend
sauber präparierter Oberfläche und wohldefinierter Erzeugnistemperatur,
welche die Beschichtungstemperatur ist, bereitgestellt.
Anschließend wird die Gasturbinenschaufel 12 mit
dem Transfersystem 8, 11 von der Vorheizkammer 2 in den
Beschichtungsbereich 9 der Beschichtungskammer 3 automatisch
überführt und auf einer beweglichen, hier auf der um eine
Längsache 17 rotierbaren Halterung 16 angeordnet. In der Beschichtungskammer
3 wird bei dem Beschichtungsvorgang eine
metallische Schicht 13, beispielsweise eine MCrAlX-Oxidationsschutzschicht,
auf die Gasturbinenschaufel 12 aufgebracht.
Das Beschichtungsmaterial 15 (MCrAlX) wird
beispielsweise durch thermisches Spritzen mit den Verfahren
VPS-Vacuum Plasma Spraying oder LPPS-Low Pressure Plasma
Spraying auf die Oberfläche der um die Längsachse 17
bewegten, in diesem Fall um die Längsachse 17 rotierenden,
Gasturbinenschaufel 12 aufgebracht. Die Prozeßdauer für das
Aufbringen dieser Schicht 13 beträgt dabei etwa 30 min. Während
dieser Zeitdauer wird die Gasturbinenschaufel 12 durch
den prozeßbedingten Wärmeeintrag in die Gasturbinenschaufel
12 auf einer Beschichtungstemperatur gehalten, die bei
etwa 1100 K bis 1200 K liegt. Hierbei erfolgt die Erwärmung
der Gasturbinenschaufel 12 durch die heißen Prozeßgase der
Beschichtungseinrichtung 14 (Plasmabrenner) und durch das auf
die Gasturbinenschaufel 12 auftreffende Beschichtungsmaterial
15. Nach dem Aufbringen der metallischen Schicht 13 auf
die Gasturbinenschaufel 12 wird diese vom Beschichtungsbereich
9 in den Wärmenachbehandlungsbereich 10 mit dem Transfersystem
8, 11 automatisch überführt. Diese Überführung erfolgt
über die Schleusenkammer 4. In der Schleusenkammer 4
wird die Gasturbinenschaufel 12, mittels der dort angeordneten
Beheizungseinrichtung 7, auf einer vorgegebenen Erzeugnistemperatur
gehalten, die stets größer als eine Mindesttemperatur
ist. Die Mindesttemperatur ist dabei größer
als Zimmertemperatur und beträgt vorzugsweise 500 K, insbesondere
zwischen etwa 900 K bis 1400 K. Nach der Überführung
wird im Wärmenachbehandlungsbereich 10 die mit einer
metallischen Schicht 13 versehene Gasturbinenschaufel 12
einer Wärmenachbehandlung unterzogen, die bei einer Wärmenachbehandlungstemperatur
von etwa 1200 K bis 1500 K stattfindet.
Hierzu wird die Gasturbinenschaufel 12 mit den
Beheizungseinrichtungen 7A auf die vorgegebene Wärmenachbehandlungstemperatur
gebracht und auf dieser für eine Zeitdauer
gehalten. Die Prozeßdauer beträgt hier beispielsweise
120 min (siehe auch Beschreibungen zu Figur 2 und Figur 3).
Dadurch wird eine feste Anbindung (Diffusionsanbindung)
zwischen der metallischen Schicht 13 und dem Grundwerkstoff
der Gasturbinenschaufel 12 hergestellt. Nach der Wärmenachbehandlung
wird die Gasturbinenschaufel 12 von der Wärmenachbehandlungskammer
5 in die Abkühlkammer 6 automatisch
überführt. Nach der Wärmenachbehandlung einer Gasturbinenschaufel
12 ist diese auf eine Temperatur erwärmt. Um die
Gasturbinenschaufel 12 weiter zu behandeln oder ihrer Bestimmung
zuzuführen wird sie in geeigneter Weise auf Zimmertemperatur
gebracht. Dazu muß sie abgekühlt werden. In
herkömmlichen Verfahren wird dies ebenfalls in der externen
Wärmenachbehandlungskammer durchgeführt, die nicht an eine
Beschichtungskammer vakuumtechnisch angekoppelt ist. In der
Vakuumanlage erfolgt der kontrollierte Abkühlvorgang dagegen
in der separaten Abkühlkammer 6. Zum kontrollierten Abkühlen
der Gasturbinenschaufel 12 ist in der Abkühlkammer 6 eine
Beheizungseinrichtung 7 vorgesehen. Diese sorgt dafür, daß
die Gasturbinenschaufel 12 während des Abkühlvorgangs eine
vorgegebene Temperatur hat. Dadurch erfolgt die Abkühlung der
Gasturbinenschaufel 12 nicht zu rasch über Wärmeabstrahlung
oder Wärmeleitung an die Umgebung, sondern quasi stationär,
indem die Temperatur allmählich und kontrolliert, durch
Steuerung oder Regelung der Heizleistung der Beheizungseinrichtung
7, bis auf Zimmertemperatur reduziert wird. Nachdem
die Gasturbinenschaufel 12 in der Abkühlkammer 6 in kontrollierter
Weise auf Zimmertemperatur abgekühlt ist, wird sie
der Abkühlkammer 6 entnommen.In the coating process for coating a
Das gerade exemplarisch für ein Erzeugnis 12, insbesondere
eine Gasturbinenschaufel 12, beschriebene Verfahren zur Beschichtung
eines Erzeugnisses 12 mit einer metallischen
Schicht 13 zeichnet sich dadurch aus, daß es als ein kontinuierliches
und simultanes Durchlaufverfahren konzipiert ist.
Auf diese Weise können mehrere Erzeugnisse 12 verschiedene
Verfahrensschritte simultan und kontinuierlich durchlaufen.
In Figur 1 ist dies dadurch veranschaulicht, daß sich beispielsweise
eine Gasturbinenschaufel 12 im Beschichtungsbereich
9 und simultan eine größere Anzahl von Gasturbinenschaufeln
12 jeweils in der Vorheizkammer 2, in der Schleusenkammer
4, im Wärmenachbehandlungsbereich 10 und in der Abkühlkammer
6 befinden. Auf Gasturbinenschaufeln 12 wird demzufolge
eine metallische Schicht 13 im Beschichtungsbereich 9
aufgebracht, während simultan im Wärmenachbehandlungsbereich
10 mit einer metallischen Schicht 13 versehene Gasturbinenschaufeln
12 einer Wärmenachbehandlung unterzogen werden, und
während zur gleichen Zeit in der Vorheizkammer 2 Gasturbinenschaufeln
12 vorbehandelt werden, und gleichzeitig in
der Abkühlkammer 6 Gasturbinenschaufeln 12 kontrolliert abgekühlt
werden, und gleichzeitig in der Schleusenkammer 4 Gasturbinenschaufeln
12 überführt werden. Ein kontinuierlicher
und simultaner Durchlauf von Gasturbinenschaufeln 12 durch
die verschiedenen Verfahrensschritte ist möglich. Insbesondere
ist bei diesem Durchlaufverfahren der Durchlauf von Gasturbinenschaufeln
12 pro Zeiteinheit gegenüber nichtsimultanen
und/oder nichtkontinuierlichen Verfahren deutlich erhöht.
Bedingt durch die unterschiedlichen Prozeßdauern der einzelnen
Verfahrensschritte, werden bei dem Verfahren mehr Gasturbinenschaufeln
12 einer Wärmenachbehandlung unterzogen, als
zur gleichen Zeit im Beschichtungsbereich 9 beschichtet werden,
da der Wärmenachbehandlungsprozeß im allgemeinen den
zeitlich limitierenden Prozeß darstellt. Durch Auslegung der
Vakuumanlage 1 unter Berücksichtigung der jeweiligen Prozeßdauern
wird ein kontinuierlicher und simultaner Durchlauf von
Erzeugnissen 12 sichergestellt, und eine rationelle Herstellung
von metallischen Schichten 13 auf Erzeugnissen 12
ermöglicht. Dabei eignet sich das Verfahren neben der Beschichtung
von Gasturbinenschaufeln 12 auch zur Beschichtung
anderer Hochtemperaturbauteile einer Gasturbine, beispielsweise
für Hitzeschildelemente einer Brennkammer.This is just an example of a
In den folgenden Figuren wird die Prozeßführung hinsichtlich des Temperaturverlaufs nach einem herkömmlichen Verfahren (Figur 2) und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Figur 3) einander gegenübergestellt und näher erläutert. Dabei wird zur Veranschaulichung mitunter auf Bezugszeichen der Figur 1 verwiesen. In the following figures the process control is regarding the temperature profile according to a conventional method (Figure 2) and according to the inventive method (Figure 3) compared and explained in more detail. Doing so for illustration purposes sometimes with reference numerals from FIG. 1 directed.
Figur 2 zeigt ein Diagramm bei dem die Temperatur über die
Zeit für ein Erzeugnis 12, insbesondere für eine Gasturbinenschaufel,
gemäß einem herkömmlichen Beschichtungsverfahren
aufgetragen ist. Auf der X-Achse des Diagramms ist die Zeit
aufgetragen, auf der Y-Achse des Diagramms die Temperatur T,
die das Erzeugnis 12 zu einer bestimmten Zeit t während des
Verfahrens hat. Die Erzeugnistemperatur T als Funktion der
Zeit t ist in dem Diagramm als Kurvenzug T1(t) dargestellt.
Das Erzeugnis 12 wird zunächst linear von Zimmertemperatur TR
auf eine Erzeugnistemperatur T, welches die Beschichtungstemperatur
TC ist, aufgeheizt. Während des Aufbringens der
metallischen Schicht 13 auf das Erzeugnis 12 wird die Temperatur
für die Beschichtungs-Prozeßdauer ΔtC auf der Beschichtungstemperatur
TC gehalten. Im Anschluß daran wird das Erzeugnis
12 von der Beschichtungstemperatur TC auf Zimmertemperatur
TR abgekühlt. Danach wird das Erzeugnis 12 üblicherweise
der Beschichtungskammer 3 entnommen, in geeigneter
Weise zwischengelagert, und zu einem unbestimmten Zeitpunkt
einer Wärmenachbehandlungskammer 5 zur Wärmenachbehandlung
zugeführt. Die Wärmenachbehandlung des Erzeugnisses 12 findet
demzufolge nicht unmittelbar nach dem Aufbringen der metallischen
Schicht 13 statt. Um dies zu veranschaulichen ist in
Figur 2 die Zeitachse t nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur
TR und vor Beginn der Wärmenachbehandlung unterbrochen.
Hier handelt es sich also nicht um ein kontinuierliches
Verfahren. Das Erzeugnis 12 wird endlich einer Wärmenachbehandlung
unterzogen. Dazu wird das Erzeugnis 12 zunächst von
Zimmertemperatur TR (linear) auf eine Erzeugnistemperatur T
aufgeheizt, welches die Wärmenachbehandlungstemperatur TH
ist. Diese ist größer als die Beschichtungstemperatur TC. Da
die Wärmenachbehandlung im allgemeinen eine längere Prozeßdauer
aufweist als das Aufbringen der metallischen Schicht
13, ist die Wärmenachbehandlungs-Prozeßdauer ΔtH, während der
sich das Erzeugnis auf der Wärmenachbehandlungstemperatur TH
befindet, entsprechend größer als die Beschichtungs-Prozeßdauer
ΔtC. Zum Beispiel ist für eine Wärmenachbehandlung von
Erzeugnissen 12, welche Gasturbinenschaufeln darstellen, die
Wärmenachbehandlungs-Prozeßdauer ΔtH etwa viermal so groß wie
die Beschichtungs-Prozeßdauer ΔtC. Nach der Wärmenachbehandlung
wird das Erzeugnis 12 von der Wärmenachbehandlungstemperatur
TH wieder auf Zimmertemperatur TR abgekühlt. Die
Prozeßführung hinsichtlich des Temperaturverlaufs bei einem
herkömmlichen Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß
zwischen dem Aufbringen der metallischen Schicht 13 und der
Wärmenachbehandlung das Erzeugnis 12 auf Zimmertemperatur TR
abgekühlt wird.FIG. 2 shows a diagram in which the temperature is plotted over time for a
In Figur 3 ist ein Diagramm mit einem Temperaturverlauf für
ein Erzeugnis 12, insbesondere für eine Gasturbinenschaufel,
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Auf der X-Achse
des Diagramms ist die Zeit t aufgetragen, während auf
der Y-Achse des Diagramms die Erzeugnistemperatur T aufgetragen
ist, die das Erzeugnis T zu einem bestimmten Zeitpunkt
t hat. Die Erzeugnistemperatur T als Funktion der Zeit
t ist durch den entsprechenden Kurvenzug T2(t) im Diagramm
veranschaulicht. Bei diesem Temperaturverlauf wird das Erzeugnis
12 zunächst linear von Zimmertemperatur TR auf eine
Erzeugnistemperatur T, welches die Beschichtungstemperatur TC
ist, aufgeheizt. Während des Aufbringens der metallischen
Schicht 13 auf das Erzeugnis 12 wird die Temperatur für die
Beschichtungs-Prozeßdauer ΔtC auf der Beschichtungstemperatur
TC gehalten. Für Erzeugnisse 12, die beispielsweise Gasturbinenschaufeln
darstellen, welche mit einer MCrAlX-Schicht versehen
werden, beträgt die Beschichtungstemperatur TC etwa
1100 K bis 1200 K. Unmittelbar nach dem eigentlichen Beschichtungsvorgang
wird das Erzeugnis 12 vom Beschichtungsbereich
9 in den Wärmenachbehandlungsbereich 10 kontinuierlich
durch die Schleusenkammer 4 überführt, was eventuell - wie
veranschaulicht - mit einer Änderung der Temperatur des Erzeugnisses
12, im allgemeinen mit einer Abnahme der Temperatur,
verbunden ist. Der Temperaturverlauf in diesem Verfahrensschritt
wird so ausgeführt, daß die mögliche Temperaturabnahme
des Erzeugnisses 12 von der Beschichtungstemperatur
TH auf eine Mindesttemperatur Tmin beschränkt ist, die
größer ist als Zimmertemperatur TR. Bei Gasturbinenschaufeln
ist die Mindesttemperatur Tmin dabei vorzugsweise größer als
500 K, insbesondere zwischen etwa 900 K bis 1400 K. Anschließend
wird das Erzeugnis 12 zur Wärmenachbehandlung auf
eine Erzeugnistemperatur T erwärmt, welches die Wärmenachbehandlungstemperatur
TH ist und die zum Beispiel für Gasturbinenschaufeln
bei etwa 1200 K bis 1500 K liegt. Die Wärmenachbehandlung
findet bei der Wärmenachbehandlungstemperatur
TH statt, auf der das Erzeugnis 12 für eine Wärmenachbehandlungs-Prozeßdauer
ΔtH gehalten wird. Die Wärmenachbehandlungs-Prozeßdauer
ΔtH ist größer als die Beschichtungs-Prozeßdauer
ΔtC. Nach der Wärmenachbehandlung wird das Erzeugnis
12 von der Wärmenachbehandlungstemperatur TH auf Zimmertemperatur
TR abgekühlt. Der zeitabhängige Temperaturverlauf des
Erzeugnisses 12 gemäß diesem Verfahren weist einen kontinuierlichen
Kurvenzug T2(t) auf, der insbesondere den Plateaubereich
mit der Beschichtungstemperatur TC und den nachfolgenden
Plateaubereich mit der Wärmenachbehandlungstemperatur
TH in kontrollierter Weise und stetig aneinander anschließt.
Der Anschluß erfolgt dabei so, daß zu jeder Zeit eine Mindesttemperatur
Tmin des Erzeugnisses 12 sichergestellt ist,
wobei das Erzeugnis 12 ausdrücklich nicht auf Zimmertemperatur
TR abgekühlt und/oder der Atmosphäre ausgesetzt wird.
Durch diese neue Prozeßführung hinsichtlich des Temperaturverlaufs
wird es möglich, die Anbindung der metallischen
Schicht 13 an den Grundwerkstoff des Erzeugnisses 12 in der
Wärmenachbehandlung deutlich zu verbessern. Das Erzeugnis 12
ist mit seiner Umgebung hierbei stets nahe an einem thermodynamischen
Gleichgewichtszustand. Zeitliche wie räumliche
Temperaturgradienten, insbesondere schädliche Temperaturschocks
infolge Abkühlen auf Zimmertemperatur TR, werden
vermieden, was sich sehr vorteilhaft auf die Qualität der
metallischen Schicht auswirkt.FIG. 3 shows a diagram with a temperature profile for a
Claims (17)
- Method of coating a gas turbine blade (12) with a metallic anti-oxidation coating (13) in a vacuum plant (1), in which method(a) the gas turbine blade (12) is fed into the vacuum plant (1) and heated from room temperature (TR) to a gas turbine blade temperature (T),(b) the metallic oxidation coating (13) is applied to the gas turbine blade (12) in a coating region (9), and(c) the coated gas turbine blade (12) is subjected to a postheat treatment in a heat treatment region (10),
- Method according to Claim 1, characterized in that the coated gas turbine blade (12), in the intermediate step, is kept at a temperature higher than the minimum temperature (Tmin).
- Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the minimum temperature (Tmin) is about 500 K, in particular about 900 K to 1400 K.
- Method according to Claim 1, characterized in that the application of the metallic coating (13) to the gas turbine blade (12) is effected in a coating region (9) and the postheat treatment is effected in a postheat treatment region (10), the coating region (9) and the postheat treatment region (10) being different regions of the vacuum plant (1).
- Method according to Claim 4, characterized in that the coated gas turbine blade (12) is transferred automatically from the coating region (9) into the postheat treatment region (13).
- Method according to Claim 1, 4 or 5, characterized in that the gas turbine blade (12) subjected to postheat treatment is cooled down to room temperature (TR) in a controlled manner.
- Method according to one of Claims 4, 5 or 6, characterized in that a first number of gas turbine blades (12) is located in the coating region (9) and simultaneously a second number of gas turbine blades (12) is located in the postheat treatment region (10), the second number being larger than the first number.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the parent material used for the gas turbine blade (12) is a nickel- or iron- or cobalt-base superalloy.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metallic coating (13) used is an MCrAlX alloy, where M stands for one or more elements of the group comprising iron, cobalt and nickel, Cr stands for chromium, Al stands for aluminium, and X stands for one or more elements of the group comprising yttrium, rhenium and the elements of the rare earths.
- Apparatus for coating a gas turbine blade (12) with a metallic anti-oxidation coating (13) in a vacuum plant (1), comprising a coating chamber (3) and a postheat treatment chamber (5), characterized in that the postheat treatment chamber (5) is connected to the coating chamber (3) in a vacuum-tight manner.
- Apparatus according to Claim 10, characterized in that a heating device (7A) is provided in the postheat treatment chamber (5).
- Apparatus according to Claim 10 or 11, characterized in that a preheating chamber (2) is provided, this preheating chamber (2) being arranged upstream of the coating chamber (3) and being connected to the latter in a vacuum-tight manner.
- Apparatus according to Claim 10, 11 or 12, characterized in that a cooling chamber (6) is provided, this cooling chamber (6) being arranged downstream of the postheat treatment chamber (5) and being connected to the latter in a vacuum-tight manner.
- Apparatus according to Claim 10, 11, 12 or 13, characterized in that the vacuum-tight connection between the coating chamber (3) and the postheat treatment chamber (5) is produced via a lock chamber (4).
- Apparatus according to Claim 14, characterized in that a heating device (7) is provided in the lock chamber (4).
- Apparatus according to one of Claims 10 to 15, characterized in that a transfer system (8, 11) is provided for the automatic transfer of the gas turbine blade (12) from a vacuum chamber (2, 3, 4, 5, 6) into another vacuum chamber (2, 3, 4, 5, 6) of the vacuum plant (1).
- Apparatus according to one of Claims 10 to 16, characterized in that the coating chamber (3) has a first receiving capacity and the postheat treatment chamber (5) has a second receiving capacity for gas turbine blades (12), the second receiving capacity being greater than the first receiving capacity.
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